垃圾填埋場填料沖擊成孔柱錘沖擴樁施工技術應用

【摘 要】 柱錘沖擴樁法地基處理技術在近年來適用范圍逐漸擴大，普通柱錘沖擴樁法在地下水位高的雜填土層無法成孔。本文結合其在青島北客站海灘垃圾填埋場工程中的應用，對填料沖擊成孔柱錘沖擴樁法的地基加固機理、施工工藝及質量檢測等進行了介紹，工程實踐表明，該技術方法對地下水位高的雜填土層具有顯著的優越性，具有推廣應用價值。

【關鍵詞】 填料沖擊成孔；柱錘沖擴樁法；垃圾填埋場；復合地基承載力

1 填料沖擊成孔柱錘沖擴樁施工技術

1.1 施工準備

施工前，先采用工程鉆機進行地質情況復核，按縱橫間距不大于50米布孔探明地質情況，若與設計相符，則按設計進行施工；如與設計不符時，及時通知相關單位，待確定處理方案后施工。

1.2 測量放線定位

根據設計圖，測量放線定出各分區范圍，用白灰灑線醒目標出各段區域；根據控制樁和布樁圖定出各樁位，用白灰標識，插上竹簽，并做好樁位交底。

1.3 區域性降水

施工中先探明地下水埋深情況，對于地下水豐富地段，可采用真空井點降水、管井井點降水等措施先排降地下水，降水深度2～3m，保證柱錘沖擴樁能順利成孔，并能有效地減小柱錘沖擴樁施工時造成的地面隆起量，增強樁間土擠密效果。

通過計算確定井點管間距及井點管深度。真空井點降水采用環圈井點加設中間井點，井點管采用φ30×2鋼管，環圈井點管間距一般取2m，中間井點管間距一般取10m；管井降水井點系統采用縱橫間距15～20m進行布置井點，管井深入含水層底部，井管可采用鋼筋籠制作，外包鐵絲網，直徑為45cm。

1.4 護筒跟進填料沖擊成孔

用直徑300～500mm、長度2～6m、質量1～8t的柱狀錘（柱錘），護筒跟進沖擊成孔。對降水效果較好的地段，降水后可直接采用護筒跟進沖擴成孔。先采用樁機反壓護筒下沉，根據不同地質每次下沉護筒約30～50cm，然后提升柱錘，將護筒內土體沖擴擠密至孔壁四周，再反壓護筒下沉，以此循環成孔至設計標高。

當地下水位豐富且埋深較深時，采用井點降水后成孔依然困難，出現坍孔或縮頸時，采用填料沖擊成孔。填料目的是吸收孔壁附近地基中的水分，密實孔壁，使孔壁直立，不坍孔、不縮頸，此填料宜采用碎磚及生石灰，碎磚及生石灰能夠顯著降低土壤中的水分，提高樁間土承載力。

護筒下沉的同時，可通過進料口分次填入碎磚和生石灰塊，邊沖擊邊將填料擠入孔壁及孔底，當孔底接近設計成孔深度時，夯入部分碎磚擠密于樁端上。如圖1所示。

1.5 填料夯擊成樁

沖擊成孔填料采用碎磚和生石灰塊，或其他建筑渣塊。填料沖擊成孔柱錘沖擴樁位于淤泥質土層（含生活垃圾腐爛層）范圍內的樁身，采用粒徑稍大、質地堅硬且未風化的碎石塊（最大粒徑不超過10cm）夯填。其它土層范圍內的樁身，根據具體情況可采用碎石或碎石夾礫砂材料夯填，但含泥量不大于5％。根據施工經驗，碎石與礫砂宜按2：8配制，對地下水豐富地段應加大碎石填料量。

在成孔深度達到設計要求深度后，提升柱錘，通過護筒上進料口，用標準斗車將碎石或碎石夾礫砂填料分層填入樁孔夯實，采用填料量（通過試樁確定達到設計樁徑的每米填料量）和單擊貫入度（不大于20cm）雙重控制，護筒隨成樁深度逐步提升，直至設計樁頂標高。單擊貫入度是指將柱錘提升6m后自由下落，柱錘夯擊填料下沉的深度，可通過提升柱錘的鋼絲繩和護筒相同高度位置劃記號測定。

對淤泥質土層地段，在淤泥質土層頂面向下夯填碎石，夯入淤泥層內的填料量滿足每米填料量，且必須滿足單擊貫入度不大于20cm，不滿足則需繼續填料夯實直至滿足要求；對雜填土地段，分層夯填碎石或碎石夾砂礫填料，用單擊貫入度來控制填料量和夯擊次數，現場施工嚴格控制每次填料量。柱錘沖擴樁在成樁過程中，每個樁孔應擠密夯填至平整后的地面。

2 應用實例

青島北客站站場工程，原屬于海灣沉積地貌的濱海沼澤地，瀕臨膠州灣東岸，后被辟為青島垃圾填埋場。線路通過地段地表廣泛分布人工棄填土，土質成份極為雜亂，主要由硬塑～軟塑狀粉質黏土、碎石角礫、砂土、塑料碎片、混凝土塊、碎磚塊、石灰等建筑垃圾及生活垃圾組成，結構多疏松、松散，承載力及變形模量較小，厚度8～18m。以下為淤泥質土，軟塑～流塑狀，一般厚度1～5m，含較重的有機質，具有高壓縮性，力學性能差。垃圾層地下水極為豐富，原地面以下即見地下水，且地下水與膠州灣海水有一定水力聯系。由于雜填土、淤泥質土不能滿足路基工程在承載力和沉降方面的要求，通過多種樁型試樁比較，對淤泥層厚度小于3m地段采用填料沖擊成孔柱錘沖擴樁進行路基地基加固。

加固前地基土動力觸探N63.5≤5擊/10cm。填料沖擊成孔柱錘沖擴樁設計直徑600mm，樁間距根據淤泥層厚度情況分1.5m和1.7m兩種，均按正三角形布置。采用直徑355mm、長度5m、質量3.5T的柱錘沖擴成孔，跟進護筒護壁，護筒外徑為426mm。對無淤泥質土層地段樁端進入持力層不小于0.5m，對淤泥質土層厚度小于3m地段，護筒置于淤泥層頂面，分層夯填碎石夾礫砂填料，碎石與礫砂填料比例為2：8，形成直徑不小于Φ0.6m的沖擴樁。每臺樁機每個臺班成樁長度約120米。柱錘沖擴樁檢測合格后，樁頂鋪設60cm厚碎石墊層夾兩層土工格柵。

經第三方檢測單位檢測，加固后樁身密實度均達到中密以上（N63.5≥10擊/10cm），地基土被擠密，施工加固效果較明顯；經地基土平板載荷試驗，樁間距1.5m處理區域處理后復合地基承載力達到180KPa，樁間距1.7m處理區域處理后復合地基承載力達到150KPa。

3 結論

（1）從工程實例應用情況來看，填料沖擊成孔柱錘沖擴樁施工技術適用于地下水位高、成孔時孔壁無法自立、影響深度不超過10m、飽和淤泥層厚度不大于3m且工后沉降要求不高的各種復雜地層的地基加固處理。如用于大型垃圾填埋場、石料及廢料回填垃圾地基以及地下人防工事等各種復雜建筑場地的處理。

（2）該技術的重要特征就是通過孔內夯擊的樁錘，在不斷沖、砸動力作用下，使孔內填料不斷受到高動能、高壓強和劈裂擠密。夯擊能E可達2000～3000kN？m/㎡，根據工程設計需要還可進行調高或降低。由于采用孔內深層強夯，具有較高的沖擊動能，可顯著提高地基承載力。

（3）填料沖擊成孔柱錘沖擴樁，沖擊成孔填料采用碎磚及生石灰塊，樁身填料采用碎石和礫砂，用料標準低，原材料分布廣泛，價格低廉，施工工藝簡單，施工成本低。

（4）填料沖擊成孔柱錘沖擴樁操作簡單，對施工場地要求不高，每臺樁機每臺班可成樁約120米，施工速度快。

（5）由于該技術具有高動能、高壓強，故振動小，噪聲低，消除渣土污染，可廣泛地應用于城市建設中地基的處理工程。能凈化人類生存環境，將城市垃圾填埋場“變廢為利”，并大量節約鋼材、水泥，降低工程造價，減少開挖地基和用于地基處理的加固料往返運輸費及運輸過程對環境的污染等。一般可降低基礎工程造價25%～80%。

參考文獻

[1] 金忠良.柱錘沖擴樁法符合地基承載性能研究.2010

[2] 中華人民共和國行業標準.鐵路工程地基處理技術規程[S].TB 10106－2010/J 1078－2010.北京：中華人民共和國鐵道部，2010